DE4042425A1 - Boxermotor, kurbelschleifengetriebe mit schwungmasse, die einen energieschwungakkumulator hat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelschleifengetriebe für Hubkolben­ boxermotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dieses Zusatzpatent stammt aus dem Hauptpatent P 40 35 562.4-15 und betrifft einen Boxermotor, Kurbelschleifengetriebe mit Schwungmasse, die einen Energieschwungakkumulator hat. Diese Trennanmeldung hat das Aktenzeichen P 40 42 425.1 erhalten.

Das Triebwerk mit Kurbelschleifengetriebe für Hubkolbenboxermo­ toren ist zum Einbau in Fahrzeuge gedacht, es hat zusätzlich zu seiner Schwungmasse (18′′) einen Schwungring (18′) erhalten, der die Funktion des Energieschwungakkumulators hat. Der Schwungring (18′) übernimmt einen Teil der kinetische Energie direkt aus der Trägheitbewegung des Fahrzeuges und er kann sie dem Fahrzeug­ antrieb wieder zurückführen.

Eine Energiespeichereinrichtung mit ähnlicher Funktion ist durch DE-OS 25 21 410.2 bekannt geworden.

Dieser Energiespeicher besteht aus einem Satz mit vier Schwung­ rädern, der ebensoviele elektromagnetische Kupplungen hat. Diese Einrichtung ist zu aufwendig und braucht auch viel Raum.

Ausgehend von dem Stand der Technik und dem bekannten Grundwissen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Kurbelschleifenge­ triebe mit Schwungmasse zu schaffen, das einerseits mit verrin­ gerter innerer Reibung und mit möglichst wenigen Teilen, somit billiger hergestellt werden kann und andrerseits kinetische Energie akkumulieren kann.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Die weiteren Vorteile der beispielhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Kurbelschleifengetriebe mit Schwungmasse, die einen Energieschwungakkumulator hat, hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Vorzüge:

• - dieser Hubkolbenboxermotor arbeitet ausgeglichen und mit gerin­ ger innerer Reibung,
• - benötigt wenige bewegliche Teile und Massen,
• - die Herstellung wird billiger,
• - die Rückgewinnung von kinetischer Energie hilft Kraftstoff sparen,
• - die Geräuschemission und die Stabilität ist verbessert,
• - der Motor hat ein besseres dynamisches Verhalten,
• - das Triebwerk hat eine neue und verbesserte Druckumlauf schmie­ rung.

Das erfundene Triebwerk für Boxermotoren, mit der neuen Bauform bestehend aus dem Kurbelschleifengetriebe mit Schwungmasse, die einen Energieschwungakkumulator hat, hier "die Schüsselmühle" benannt, hat die Besonderheit, daß die zweigeteilte Schwungmasse (18′′ und 18′), die sich in waagerechter Stellung befindet von der Schwungmassenschüssel (SS, 17) getragen wird und eine virtuel­ le Hauptdrehachse Z-Z hat, die senkrecht steht.

Dieser so konzipierte Motor, eingebaut in ein Fahrzeug, verleiht diesem eine bessere Kurvenstabilität dank des Kreiselmoments, der von der rotierenden waagerechten Schwungmasse (18′′ und 18′ )resul­ tiert.

Einen großen Vorzug hat auch dieser Motor dank seines Energie­ schwungakkumulators.

Der Schwungring (18′) wird mit dem Antriebsgetriebe des Fahrzeug­ es verbunden, dieser Ring läuft stetig mit und speichert beim Rollen des Fahrzeuges, einen Teil von dessen Bewegungsenergie in Form von Drehenergie. Die auf diese Weise akkumulierte Energie in der Schwungmasse (18′) kann beim Fahren, die Leistung des Motors unterstützen, für den Antrieb der Nebenaggregate.

Die Verbindung zwischen den zwei Schwungringen (18′′ und 18′), als Freilauf, die mit den Rollen (20) hergestellt ist, ermöglicht das Abkoppeln der Schwungmasse (18′) von dem inneren Schwungmassen­ ring (18′′).

Diese Anordnung ist für den laufenden Motor im Standgas und für den Stillstand des Fahrzeuges gedacht, wenn der Ring (18′) sich noch weiterdrehen kann, so lang er noch akkumulierte Energie hat.

Bei diesem Triebwerk spielt die Schmierung eine große Rolle. Die wichtigsten Einrichtungen für die Druckumlaufschmierung des Triebwerks sind die Hauptdruckölleitung (22, 23), die Ölverteiler (ÖVi und ÖVa), die Ölbohrungen (ÖB), die Ölleitungen (ÖL) und die Öldüsen (ÖD, 12).

Die Hauptdruckölleitung ist geformt in dem Boden der Schwungmas­ senschüssel (SS, 17) und der Schwungmasse (18′′ und 18′), die an ihren gemeinsamen Gleitflächen ausgedrehte, rechteckige Ölvertei­ lerkanäle (22, 23) aufweisen und zwei konzentrisch liegende Torus­ hohlräume bilden.

Durch die Leitung (22, 23), in dem Schwungring (18′′) dringt das Drucköl über die Ölbohrungen (ÖB, ÖL) in den Zapfen (19), von da aus durch die Gleitsteine (GS, 21) und durch die Kolbenstangen (24), bis hin zu den Kolbenringen. Das Öl, das aus den Öldüsen (ÖD, 12) der Gleitsteine (GS, 21) als Ölstrahle (Öst) austritt spritzt die inneren Flächen des Triebwerks an (Anspritzkühlung). Durch den Öldruck in der Hauptleitung (22, 23) entsteht, in der Schüssel (17) ein Ölpolster, auf dem die Schwungmasse (18′′ und 18′) schwimmt.

Der Ölüberschuß fließt durch die runde Öffnung, die sich im Boden der Schüssel (17) befindet, in die Ölwanne des Motors zurück. Das Drucköl, für das Umlaufsystem, wird von der Zahnradpumpe durch den Boden der Schwungmassenschüssel (SS, 17) in die beiden Ölverteilkanäle (22, 23) der Hauptdruckölleitung geleitet.

Das Triebwerk, "die Schüsselmühle" besteht aus zwei Doppelkolben­ schiebern (24, K₁-K₂ und K₃-K₄) mit Kurbelschleife (25) und ist für einen Viertaktboxermotor gedacht, der kontinuierlich arbeitet und dessen Zündung bei den Kolben diagonal erfolgt: K₁-K₄ und K₃-K₂.

Im Gegensatz zur "Schüsselmühle", ist bei einem bekannten Ver­ suchsmotor, der nur einen Doppelkolbenschieber hat, die Zündung nicht kontinuierlich, weil dieser Motor zuerst eine Zündung links, dann rechts hat wonach eine ganze Kurbelumdrehung ohne Zündung erfolgt.

Das Neue bei der "Schüsselmühle" ist, der Aufbau des Motors, die Schwungmasse (18′′ und 18′) und die zwei Hubzapfen (19) liegen in der Schüssel (17), in der Mitte, zwischen den zwei Kolben­ schiebern (24, K₁-K₂ und K₃-K₄), und ist vergleichbar mit einer Kurbelwelle die zwei Hubzapfen, mit den entsprechenden Kröpfungen hat.

Das Triebwerk der "Schüsselmühle" hat den besonderen Vorzug, daß seine Mechanik mit sehr wenigen beweglichen Teilen auskommt. Das teure Kurbelgehäuse wird durch die Schwungmassenschüssel (SS, 17) mit den zwei angeschraubten Zylinderblocks (26) ersetzt und die übliche Kurbelwelle wird ebenfalls eingespart.

Die Erfindung ist anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das Triebwerk für einen Hubkolbenboxermotor, aufgebaut als Kurbelschleifengetriebe mit Schwungmasse, die einen Energie­ schwungakkumulator hat.

Der vertikale Schnitt zeigt im wesentlichen den Aufbau eines Boxermotors mit einer zentral angeordneten Schwungmassenschüssel (SS, 17), in der die waagerechten Schwungringe (18′′ und 18′), mit der lotrechten Drehachse Z-Z liegen. Die Zylinderblocks (26) sind an die Schüssel (17) angeschraubt. Die Hubzapfen (19) mit den drehbar gelagerten Gleitsteinen (GS, 21) greifen in die Kurbel­ schleifenrahmen (25) der Doppelkolbenschieber (24, K₁-K₄) hinein. Die Draufsicht A-B stellt den Zusammenbau, in der Schüssel (SS, 17) , dar. Der Zusammenbau besteht aus: den Schwungmassenringen (18′′ und 18′), den Zapfen (19) und dem Gleitstein (GS, 21), in dem Kurbel­ schleifenrahmen (25) eines Doppelkolbenschiebers (24). Diese Ansicht zeigt auch die Verbindung der Schwungmassenringe (18′′ und 18′) mit den Rollen (20), als Freilauf.

Fig. 2. die Ansicht A zeigt die Druckumlaufschmierung des Boxer­ motors, dessen Triebwerk aus den zwei Doppelkolbenschiebern (24, K₁-K₂ und K₃-K₄), mit Kurbelschleifengetriebe (25) und der Schwungmasse (18′′), mit Energieschwungakkumulator (18′) besteht. Die Leitungen des Ölsystems sind: die Hauptdruckölleitungen (22, 23), die Ölbohrungen (ÖB, ÖL) und die Ölverteiler (ÖVi und ÖVa), die inneren und die außen Ausdrehungen in den Hubzapfen (19) und in den Gleitsteinen (GS, 21).

Diese Ansicht zeigt auch die Zufuhr des Öls in die Hauptleitungen (22, 23) bis hin zu den Ölbohrungen (ÖB), in die Kolbenringkanäle. Die Detailansicht B zeigt das Verteilen des Öls in dem Zusammen­ bau eines Gleitsteins (G5, 21) mit der Gleitbuchse (5), der dreh­ bar und gesichert auf dem Hubzapfen (19) ist, zwischen dem Bund (28) und der Scheibe (27). Das Öl fließt durch die Ölleitung (ÖL) und die Ölbohrungen (ÖB) in dem Zapfen (19) und gelangt erst in den Ölverteiler (ÖVi) um die Gleitfläche der Buchse (5), auf dem Zapfen (19) zu schmieren. Anschließend gelangt das Öl aus der Kammer (ÖVi) durch die Bohrung (ÖB), der Buchse (5) in den außen Ölverteiler (Öva), bzw. in die Ausdrehung in dem Gleitstein (GS, 21).

Aus dem Raum (ÖVa) gelangt das Öl, zum Schmieren der Gleitflächen (GF), des Gleitsteins (GS, 21) in den Kurbelschleifenrahmen (25) und in der gegebenen Position fließt dann das Öl in die Ölsteig­ leitung (ÖL), in der Kolbenstange (24) der Kolbenschieber (K₁... K₄) bis zu den Kolbenringen.

Aus dem Raum (ÖVa) des Gleitsteins (GS, 21) treten unter Druck die Ölstrahle (Öst.), aus den Düsen (ÖD, 12) aus, um das Triebwerk des Motors zu kühlen (Anspritzkühlung) .

Die Ansicht C ist ein Schnitt durch den Gleitsteinkörper (GS, 21) mit seiner Gleitbuchse (5) In diesem Schnitt sind auch die Aus­ drehung (ÖVa) und die Ölbohrungen (ÖB) sichtbar.

Fig. 2 (koloriert, für die Prüfstelle gedacht). Die Ölleitungen der Druckumlaufschmierung sind hier verdeutlicht.

Claims (8)

1. Kurbelschleifengetriebe mit Schwungmasse (18′′ und 18′), die als Energieakkumulator den Ring (18′) hat, insbesondere für Hubkolbenboxermotoren gedacht, besteht aus zwei baugleichen Doppelkolbenschiebern (24, K₁-K₂ und K₃-K₄) mit Kurbelschleife (25), in denen jeweils ein Gleitstein (GS, 21) verschiebbar gela­ gert ist, auf den Hubzapfen (19) drehbar gelagert und gesichert von dem Bund (28) und der Scheibe (27), die Kolbenschieber (24) zusammen mit ihren Zylinderblocks (26), in parallel übereinander liegenden Ebenen angeordnet, zwischen diesen liegt in der dritten Ebene das Kurbelwellengehäuse, die Schwungmassenschüssel (SS, 17) mit kreisförmiger Öffnung im Boden, die Schüssel (17) trägt waagerecht die Schwungmassenringe (18′′ und 18′), die mit den Rollen (20) als Freilauf verbunden sind, der Ring (18′′) bein­ haltet zwei senkrechte 180° diametrisch gestellte parallele Hubzapfen (19), von denen einer nach unten der andere nach oben weist, sie stellen die Kurbelwelle mit der virtuellen Achse (Z-Z) dar, dieses Triebwerk ist dadurch gekennzeichnet, daß seine Schmierölversorgung für die Gleitflächen (GF) über Bohrungen (ÖB) im Gleitstein (GS, 21) erfolgt, der seinerseits über die Bohrungen (ÖL) in den Zapfen (19) und den Ausdrehungen (22 und 23) in den Ringen (18′ und 18′′) und im Boden der Schüssel (17) mit Schmieröl versorgt wird.

2. Kurbelschleifengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gleitstein (GS, 21) eine Ausdrehung aufweist, die als äußerer Ölverteiler (ÖVa) dient, die einerseits mit Bohrungen (ÖB) zur Versorgung der Gleitflächen (GF) mit Schmieröl, und anderseits über Bohrungen (ÖB) in der Gleitlagerbuchse (5) und der Ausdrehung in den Hubzapfen (19), die als innerer Ölverteil­ er (ÖVi) dienen und mit der (ÖVa) verbunden sind, wobei der innere Ölverteiler (ÖVi) über Bohrungen (ÖB) im Hubzapfen (19) und Bohrungen (ÖL) in dem Schwungring (18′′) mit Schmieröl ver­ sorgt wird.

3. Kurbelschleifengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der oberen und in der unteren Endstellung des Gleitsteins (65, 21) in der Kurbelschleife (25), die den Hubzapfen (19) in den Kurbelwinkeln 90° und 270° in dem oberen und in dem unteren Totpunkt entsprechen, Bohrungen (ÖB) über Steigleitungen (ÖL) in der Kolbenstange (24) den Kolbenschiebern (K₁-K₂ und K₃-K₄) vom Gleitstein (GS, 21), aus dem Verteiler (ÖVa) mit Schmieröl für die Kolbenringe versorgt wird.

4. Kurbelschleifengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitstein (GS, 21) an zwei gegen­ überliegenden Seiten Öldüsen (ÖD, 12) aufweist, um das Triebwerk stetig mit Ölstrahlen (Öst.) anzuspritzen (Anspritzkühlung und Ölnebelschmierung).

5. Das Kurbelschleifengetriebe des Hubkolbenboxermotors mit der Schwungmasse (18′′ und 18′), als Einbau in ein Fahrzeug, nach den Ansprüchen 1 bis 4 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwung­ ring (18′) als Energieschwungakkumulator arbeitet, dieser Ring verkoppelt mit dem Antriebgetriebe bekommt Schwungimpulse von der Trägheitbewegung des Fahrzeuges und kann auf diese Art An­ triebenergie akkumulieren.

6. Der Doppelkolbenschieber (24) mit Kurbelschleife (25) nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkolben (24, K₁-K₂ bzw. K₃-K₄) aus einem Stück gegossen sind und daß in der Kurbelschleife (25) eine eingegossene geschmiedete Abschluß­ traverse hat.

7. Die zwei Gleitsteine (GS, 21) und die dazugehörenden Zapfen­ gleitbuchsen (5) in diesem Hubkolbenboxermotor mit Kurbelschlei­ fengetriebe, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie aus einem Stück gefertigt sind.

8. Das Kurbelwellengehäuse, die Schwungmassenschüssel (SS, 17) für den Hubkolbenboxermotor, nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüssel (17) mit einer tiefgezogenen Mehrschichtlagerplatte ausgekleidet ist.